經常在科幻劇中聽到飛船光速,超光速飛行,它不怕被撞或撞上行星隕石嗎?

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現實中,高速飛行的飛機就是撞上一隻小鳥,也是重大事故。

題目所言的星際飛船在太空中光速飛行,當然也怕撞上路上的小行星,隕石這些的障礙物。但既然前提是科幻劇,連超光速飛行都實現了,進行飛船防護或者除掉行進路上的障礙物就根本不是問題了。

在星際迷航這些科幻劇中,星際飛船在航行時往往會啟動飛行護盾,既可以抵禦攻擊還可以清除路上的障礙。一些護盾是在飛船附近製造引力場,有的是電磁驅動的偏轉護盾,這些護盾遍佈全艦,啟動就可以包裹星艦,但往往這些護盾無論是啟動還是待機都需要消耗大量能量,不僅可以摧毀路上的隕石等障礙物,甚至能抵禦激光等武器的攻擊。

反正是科幻劇,可以腦洞打開,這些星艦航行時具有的護盾具體是什麼科學原理,就看編劇當時怎麼編了。


量子實驗室


經常在科幻劇中聽到飛船光速,超光速飛行,它不怕被撞或撞上行星隕石嗎?

如果純粹用加速的方式讓飛船達到接近光的速度飛行時,那麼其撞上行星或者隕石的概率是存在的,而且還比較大,有一個需要提醒一下的是,以如此高的速度撞上一顆即使很小的天體,也可以立即毀滅飛船!

除非有這樣的護盾,也許可以抵擋一些小型天體的撞擊

但有另一種方式可以完美避免這種情況的發生,使用空間彎曲空間隔離的曲速飛行,將飛船用彎曲空間包裹包裹起來的飛行,所有的障礙物或者光線經過其表面時會因為空間的曲率而繞行,也就是說即使這艘飛船在你眼前飛過你也不一定看得見!

如圖,空間已經被扭曲,飛行器將獨立在這個空間泡泡內,與外界的空間是隔離的,所有經過其空間表面的物質會因為空間扭曲自然繞行,當然這個空間扭曲繞行肯定是有限度的,絕對不能對著一顆行星或者恆星穿過去,這肯定會破壞這個扭曲包裹的空間,一旦空間保護失效,那麼飛船將直接撞擊在行星或者恆星上,因此也必須要規劃一條避開大型空間障礙物的航線,這個保護應該只對小型天體有效!

比如出現這樣的情況就SB了,當然要不是這顆小行星的話星爵也不會搞上大表姐了哈....


星辰大海路上的種花家


飛船不可能超光速

在我們這個宇宙時空中,光速是一道不可逾越的鴻溝,一切有質量的物體,其速度都不可能超過光速,光子速度能達到光速,那是因為光子本身沒有質量。

為什麼有質量的物體,其速度不可能超過光速呢?根據愛因斯坦在狹義相對論中的闡述,物體的速度越快,其動質量就越大,接近光速時,動質量會趨近於無限大,驅動這個物體運動的能量也要無限大,這是不可能的。

時空彎曲

回到題主的問題,科幻劇中的超光速飛船為什麼不怕碰上沿途的行星之類的物體呢?超光速移動不可能,但迅速地超距移動是可能的,其迅捷程度可能比超光速更牛。這其中的魔力何在呢?

這就需要老愛的廣義相對論登場了。廣義相對論認為我們的時空是彎曲的,我們其實都處在一張無比巨大的皺褶的網狀時空中,只是彎曲的程度不同而已,引起時空彎曲的因素就是物體的質量,也就是引力。

蟲洞

由此展開思維實驗,當引力達到連光線都跑不出來時,就形成黑洞,有黑洞就會有白洞,黑洞吸收一切,白洞噴射一切,如果某個地方存在黑洞與白洞相連,這就構成了一個時空的蟲洞,由某個時空到另一個時空的時空隧道,許許多多這樣的蟲洞就組成了飛船星際航行的捷徑。典型的場景如電影《星際穿越》,數十光年瞬時到達。穿越蟲洞不需要速度多快,其實質是利用空間摺疊。但是在黑洞和白洞中如何抵禦強大的引力,也許要比撞碎一個一個行星天體要難吧。

曲率航行

另外還有一種超距航行,也是利用時空彎曲,那就是曲率航行。通過改變飛船前面的時空曲率,等於飛船前面的空間出現一個凹陷,飛船所在的空間迅速被前面的空間拉過去,移動的是空間,而不是飛船,這樣也不會受光速不可超越的鐵律影響,而且即使飛船前面有行星,同樣也會移過去,飛船不會碰到行星。然而如何改變時空曲率,也只是存在理論上的可能。


愛因斯坦描繪的宏大宇宙場景,人類不知何時能全部驗證,想想都會心潮澎湃,不由自主仰望星空。


奇點那些事


別看太空滿天繁星,但其實整個宇宙都是空蕩蕩的。太陽系內部還存在了少許小行星,但和太陽系相隔了4.2光年的比鄰星之間,卻基本上是空無一物的。所以即便飛船的飛行速度很快,撞到行星的概率也基本為零。這還是在銀河系內部,如果出了銀河系,那麼宇宙空間更是廣闊無垠,星球存在的概率基本為零,所以完全撞不上任何星球。



我們都知道旅行者一號是人類最快的太空飛船,其速度是17千米/每秒,達到音速的50倍,如此高速飛行了40多年也沒遇到任何障礙物,充分說明了宇宙空間完全是“空蕩蕩”的。流浪地球裡面,流浪計劃也是準備把地球加速到千分之五光速,如此快速也沒見地球會撞擊到什麼東西。



就像中微子以亞光速飛行,但是卻可以輕鬆穿過看似“緻密”的人類甚至地球,因為原子來說對於中微子都顯得“空空”的。而超光速飛船也是一樣,整個宇宙對其來說就好像空無一物一樣,當然了,除了宇宙太過於空蕩之外,超光速飛船本身還具有保護罩,可以抵禦行星撞擊。而且實現超光速可以利用曲速引擎或者撕裂空間,進入時空隧道進行,這樣也不會遇到行星,所以也沒有撞擊危險。


科學探秘頻道


怕,當然怕,宇宙中這些東西雖然少,哪怕就相當於0.00000000000000001的概率,只要是正無窮,這個微小的概率就一定會發生。

所以飛船會有好幾種飛行模式。

大體上是這三種類型。

第一種,保護罩模式。也就相當於汽車有擋風玻璃,有金屬外殼,低速狀態下,石塊小,砸上也沒有什麼致命影響。

第二種,閃避模式。在一定速度上,你就得靠機動了,你不太可能避開較大的目標,小的樹枝碎石傷不了你,但你去撞一塊大石頭,撞牆,那肯定不行,所以就需要掰方向盤了。

第三種,跳躍模式。這種模式不是車跳躍著開的意思。我們要理解這種模式,必須要有想象力,你要理解時間和空間都是可以壓縮或者拉伸的。

我們可以想象夏天的蚊帳頂部,然後你把拖鞋扔到蚊帳頂部,因為引力,蚊帳是不是被拖鞋壓住了一個窩。而飛船乾的跳躍飛行就是這個原理。

如果是平面,蚊帳頂部開過去,要跑很久,但因為這個拖鞋壓出的坑,我們的直線距離就縮短了。其實你的速度沒有變,但單位時間內通過的距離長了。我們的相對速度就快了。

你還是該怎麼開怎麼開,只是通過一個隧道變相提速了。

懶得配圖,期望你能懂。


九門提督坎震離


宇宙裡的天體雖然比撒哈拉沙漠的沙粒還多幾億倍,但宇宙的體積卻比幾億億個撒哈拉沙漠還大。

我們平時看到的關於星空的圖片或者視頻上密密麻麻的星星,那是因為觀測者在遠處。

就像你觀察一塊麥田,遠距離只能看到一片綠油油,走近了看就能看看許許多多的黃土地。

宇宙飛船再怎麼也比不了一顆星球吧?所以不用擔心飛船撞到大型天體,隔老遠就可以用儀器探測到了,可以控制飛船改道。

有人說小型天體,太空隕石啥的,這個也不用擔心,除非你接近像土星星環那樣的區域,否則你想撞到太空小石子的幾率等同於買中一注大樂透




你看我好像一條狗


既然是光速旅行,說明這個科技已經很高了。但是,在愛因斯坦的廣義相對論中,超光速或等於光速的存在是不可能的。然而時空本身並不受廣義相對論限制,例如蟲洞的存在、空間的膨脹效應。所以,能達到光速旅行,只有一個可能,利用曲速引擎進行的太空衝浪前進。

根據曲速引擎原理,飛船光速或超光速飛行,實際上是處於正常的封閉時空中,只有飛船前方時空被壓縮、後方時空被膨脹,飛船相當於處在正常時空的曲速泡裡面,內部保持基本靜止狀態,所以就沒有被隕石撞上的擔憂,該擔憂的是飛船前後方(曲速泡前後方)的隕石物體被時空壓縮或時空膨脹所帶來的粉碎風險。

也許有人表示不理解,下面再說下什麼叫曲速引擎。曲速引擎,就是利用一種能量,使飛船背後的時空劇烈地膨脹,前方創造一個強有力的壓縮時空,而飛船本身存在相對靜止平穩的時空中(曲速泡),因為前後時空的扭曲差,促使飛船時空向前推進,就像衝浪一樣。所以有人就稱曲速引擎引起的光速飛行叫做【太空衝浪】。曲速引擎扭曲時空差越大,“衝浪”的速度也會相應加大。


一點科技工作室


按照現有愛因斯坦的相對論,任何物體都無法超越光速,所以如果飛船能夠以超光速(絕對速度)飛行,說明有更高一級的理論支撐,保證飛船能夠超光速飛行!

更高一級的物理理論是我們目前不能想象到的,畢竟科幻裡面的東西,但可以預見的是。更高級的理論也會同時規避飛船超光速飛行時遇到的各種問題,這個不用你我去擔心!

事實上,不用更高一級的物理定律,按照現有理論,就可以某種意義上的超光速,原理很簡單,與宇宙超光速膨脹很相似!

宇宙之所以能夠超光速膨脹,它並沒有違反愛因斯坦的相對論,膨脹的只是空間本身,而不是人和鎮物質!

同時愛因斯坦的相對論告訴我們,空間不但可以膨脹,也可以收縮彎曲。利用一種叫做“曲速引擎”的技術,理論上就可以“超光速”飛行!

這種“超光速”並不是飛船的絕對速度,也是空間的速度,利用強大的能量在飛船周圍製造“曲速泡”,壓縮飛船前面的空間,同時伸展後面的空間,如此一來飛船就像在大海中“乘風破浪”一樣“超光速”飛行!

對於飛船本身來說,它處於封閉的空間中,任何周圍的東西不會威脅到飛船本身的安全!所以說,就不用擔心由於速度過快裝上隕石!


宇宙探索


在科幻影視和文學作品中光速飛船一直都是常客,它帶著主角們馳騁宇宙


儘管有些硬科幻作品指出自己的光速飛船隻是無限接近而並沒有達到光速,但關於接近光速飛行時可能產生的碰撞問題也沒有進行過多的解釋,經常用屏蔽力場和牽引光束三言兩語的“糊弄”過去,但這也是正常現象,畢竟科幻作品不能太過較真。


現實世界的生活經驗告訴我們高速運動狀態下的碰撞是很危險的,鳥兒撞穿飛機的新聞也時不時會發生一次,而我們口中的高速運動放到宇宙中就是蝸牛速度,但宇宙航行一般情況下是撞不到行星或者隕石的,因此未來人類可能並不需要擔心大型碰撞問題。

太空是非常空曠的環境,地球和月球間的38萬公里足夠塞下太陽系所有行星,而行星和行星間的距離長達數千萬公里甚至上億公里,恆星和恆星間的距離也達到了幾光年,聽起來很密集的小行星帶其實非常稀疏,飛船穿過小行星帶就像航母穿過太平洋一樣,偶然撞上的幾率基本為零。

未來星際間的高速航行最可能產生的就是空間中的原子和船體之間的碰撞,儘管宇宙中每立方厘米只有幾百個原子甚至更少,但高速運動下的飛船撞上後仍然會給內部人員造成危害,有可能我們真的會需要屏蔽力場裝置。

科幻作品中的光速飛船大都採用曲率驅動作為動力來源,目前最合理的解釋說曲率驅動時飛船會被包裹在一個空間泡內,相當於把空間挖了一個洞然後到達目的地,整個過程內飛船沒有和路徑上的任何物質發生碰撞。

光速飛船對我們來說還是科幻小說中的技術,現實中甚至都不知道它是否真的可行,假如未來真的能製造光速飛船,那麼和光速飛船相關的一切問題肯定也已經被解決了。


宇宙探索未解之迷


這是個好問題,也是人類未來星際航行需要考慮的問題。

超光速飛行是什麼?

科幻劇裡描述的飛船光速飛行,或者超光速飛行,有個專門的科幻名詞描述的,即“曲速飛行”。

另外超光速飛行的描述,還有另一個名詞,叫“翹曲飛行”,但這兩個飛行並不完全等同,它們的原理有些差別,稍後會說。

以下的討論主要以“曲速飛行”來談,這種飛行也是我們科幻片裡最常見的超光速飛行。

但無論是哪種超光速飛行,都必須彎曲時空。

下面這張圖是經典科幻電影《星際迷航》星際聯邦定義的曲速飛行等級和光速的關係(光速=299792458m/s)

其中的ω就是曲速等級,s為光速的倍數。

等級10為最高等級,沒有列出,是為無窮大,曲速飛行也達不到。

曲速飛行的原理是?

曲速飛行簡單來說,是通過能量彎曲壓縮飛船飛行方向的空間,膨脹後邊的空間,依此來推動飛船的超光速飛行,造成的效果作用如下圖。

記住,愛因斯坦的相對論是禁止了超光速飛存在,但只是物體的速度,而空間運動的速度並不受限於相對論的框束。

當然,我們實際的飛船也確實是需要通過某種類似氣泡的能量場來保護,否則把自己彎曲了還得了。


上面提到的“翹曲飛行”,也叫“埃爾庫比飛行”。它是廣義相對論的推斷,原理只是彎曲塌陷飛船飛行方向的時空,和所謂的“曲速飛行”有一丁點的差別。實際上,作為科幻術語,兩者基本可以等同,不用刻意去區別。

飛船曲速飛行就可以躲避行星隕石嗎?

這個問題其實在未來是需要考慮的,但有時候這問題又不是表現的那麼關鍵要害。

首先,對於廣袤的宇宙,在星際空間是很多地方几乎空無一物,密度低到每立方米幾個原子,所以飛船並不是飛行在隕星之間的。


但流浪隕石行星的,也還是有的,或者當飛船在恆星系中時,隕星彗星密度可能大一些,但也不是密密麻麻的。

參考似乎都飛出太陽系的旅行者一二號至今還沒受到什麼大的撞擊的事實,你可以得出一部分答案的。旅行者一二號相當於“遙控飛行”,而這個是“駕駛飛行”,所以更好躲避隕石的。

但隕星密度低,飛船能躲避,都不是保證飛船能超光速飛行的關鍵。甚至有時由於速度高,有時候就沒法採取躲避措施。

真正保證飛船能安全超光速飛行,最重要的還是“曲速泡”——一種強大的能量場的保護。

這種能量場都能抵抗空間的彎曲,區區隕星撞上了可以瞬間氣化。


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